【技术实现步骤摘要】
本申请属于量子计算，特别是一种量子相位估计方法及装置。
技术介绍
1、量子相位估计(quantum phase estimation algorithm，简称qpe)是许多量子算法的核心步骤，比如shor(秀尔)算法、hhl(harrow hassidim和lloyd提出的)算法等，也是许多其他不同的量子计算应用程序等领域实现计算加速的非常有用的步骤。量子相位估计作用是快速的估计一个酉变换的特征值。由于酉矩阵的特征值都是模为1的复数，所以对酉矩阵而言，其特征值和相位基本是对等的，因而只需要估计其特征值的相位即可。
2、特征值可以携带有关物理参数的信息，代表了一个物理过程的特征，求解出其特征值可以用于研究量子系统的基态、激发态能量，这对于科学研究和工业发展具有重要意义，比如在锂电池技术中，高效提取基态的性质可以促进锂电池技术发展。现有的量子相位估计的方法基于量子傅里叶变换，在估计过程中需引入辅助量子比特，其数目大约是数据量子比特的两倍，以目前量子计算机的规模，很难实现较大规模的问题的相位估计，从而限制科学研究和工业发展。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种量子相位估计方法及装置，旨在实现较大规模的问题的相位估计。
2、本申请的一个实施例提供了一种量子相位估计方法，方法包括：
3、分别获得第一量子线路的第一品质因子和第二量子线路的第二品质因子，其中，所述第一量子线路和所述第二量子线路均是利用统计推断原理构建的用于相位估计的线路；
4
5、基于所有所述测量结果，确定待估计相位的目标估计值。
6、可选地，所述基于所有测量结果，确定待估计相位的目标估计值，包括：
7、利用待估计相位的后验分布，确定待估计相位的目标估计值，其中，所述后验分布是基于所有测量结果生成的。
8、可选地，所述方法还包括：
9、分别利用所述第一量子线路和所述第二量子线路，对初始量子态进行演化并测量，获得当前待估计相位的概率分布；
10、当基于所述概率分布确定待估计相位不满足指定条件时，返回执行分别利用所述第一量子线路和所述第二量子线路，对初始量子态进行演化并测量，获得当前待估计相位的概率分布的步骤，直至待估计相位满足所述指定条件。
11、可选地，所述第一量子线路和所述第二量子线路均包括第一参数和第二参数，其中，所述第一参数是两条量子线路中预先设置的相位参数，所述第二参数为所述目标模块在一条量子线路中作用的次数；
12、所述方法还包括：
13、响应于所述第一品质因子与所述第二品质因子不满足目标条件，分别更新两条量子线路的第一参数和第二参数，获得新的第一量子线路和第二量子线路，返回执行分别利用所述第一量子线路和所述第二量子线路，对初始量子态进行演化，获得当前待估计相位的概率分布的步骤。
14、可选地，所述指定条件是基于待估计相位在设置的相位范围内的概率与设置的数值确定的，所述设置的相位范围和设置的数值根据迭代次数进行更新。
15、可选地，所述指定条件为：
16、pr[θ∈θi]≥1-∈i
17、其中，i为迭代次数，θ为待估计相位，θi为设置的相位范围，1-∈i为设置的数值；
18、
19、
20、ni＝min(2i-1,nopt,nlim)
21、
22、ni为在一条量子电路中，目标模块的作用次数，ntot为在量子相位估计过程中，目标模块作用次数的阈值；β为噪声水平参数，nlim为一条量子线路能承载目标模块的作用次数的阈值，θmin为为待估计相位的估计值。
23、可选地，所述品质因子函数为：
24、
25、其中，为品质因子函数，为损失函数，n表示向量形式的第二参数，φ表示向量形式的第一参数，v表示向量形式的一条量子线路运行的次数，x表示向量形式的测量结果，p(θ|n,φ,v,x)为待估计相位的后验分布。
26、可选地，包括或
27、每次迭代获得测量结果的数量为其中，nleft为剩余的目标模块作用次数。
28、本申请的又一实施例提供了一种量子相位估计装置，装置包括：
29、第一获得模块，用于分别获得第一量子线路的第一品质因子和第二量子线路的第二品质因子，其中，所述第一量子线路和所述第二量子线路均是利用统计推断原理构建的用于相位估计的线路；
30、第二获得模块，用于响应于所述第一品质因子与所述第二品质因子满足目标条件，迭代运行所述第一量子线路，获得测量结果，直至目标模块的作用总数达到预设迭代终止条件，其中，所述目标模块为量子线路中带有待估计相位的模块；
31、确定模块，用于基于所有所述测量结果，确定待估计相位的目标估计值。
32、本申请的一个实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时实现上述任一项所述的方法。
33、本申请的一个实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现上述任一项所述的方法。
34、与现有技术相比，本申请先分别获得第一量子线路的第一品质因子和第二量子线路的第二品质因子；然后响应于所述第一品质因子与所述第二品质因子满足目标条件，迭代运行所述第一量子线路，获得测量结果，直至目标模块的作用总数达到预设迭代终止条件；再基于所有所述测量结果，确定待估计相位的目标估计值。利用品质因子从两条量子线路中选择一条较好的量子线路，再利用所选择的量子线路获得估计相位所需数据，对数据进行处理获得最终结果，所利用的量子线路是利用统计推断原理构建的，不需要进行量子傅里叶变换，减少辅助量子比特的数量，大大减少了量子比特资源的使用，进而可以实现较大规模的问题的相位估计，从而促进科学研究和工业发展。
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1.一种量子相位估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所有测量结果，确定待估计相位的目标估计值，包括：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一量子线路和所述第二量子线路均包括第一参数和第二参数，其中，所述第一参数是两条量子线路中预先设置的相位参数，所述第二参数为所述目标模块在一条量子线路中作用的次数；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述指定条件是基于待估计相位在设置的相位范围内的概率与设置的数值确定的，所述设置的相位范围和设置的数值根据迭代次数进行更新。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述指定条件为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述品质因子函数为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括或
9.一种量子相位估计装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程
11.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现所述权利要求1至8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种量子相位估计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所有测量结果，确定待估计相位的目标估计值，包括：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一量子线路和所述第二量子线路均包括第一参数和第二参数，其中，所述第一参数是两条量子线路中预先设置的相位参数，所述第二参数为所述目标模块在一条量子线路中作用的次数；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述指定条件是基于待估计相位在设置的相位范围内的概率与设置的数值确定的，所述设置的相位范围和设置的数值根...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦猛汉，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：本源量子计算科技合肥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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